[发明专利]用于空间超大尺寸结构的面形与距离高精度测量方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及对空间超大尺寸结构的面形与距离高精度测量方法的研究。

背景技术

在空间超大尺寸结构的在轨应用中，空间超大尺寸结构一般是经由可伸缩桁架展开到位的，不可避免地会产生形位偏差。而由于许多空间超大尺寸结构对于自身面形与距离有着高精度要求，因此需要对空间超大尺寸结构进行面形与距离测量，以便后续调节和控制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间超大尺寸结构的面形与距离高精度测量方法。本发明的测量方法是通过激光雷达扫描测量技术，得到被测超大尺寸结构所有扫描点的极坐标信息，并最终求解得到面形与距离信息。

根据本发明提供的一种用于空间超大尺寸结构的面形与距离高精度测量方法，包括：

步骤1：通过伺服马达控制激光雷达扫描仪对被测结构进行扫描，得到被测结构上各个扫描点的极坐标数据(R,γ,θ)；其中，激光雷达扫描仪用于向被测结构发出红外测距激光，伺服马达，用于改变红外测距激光出射的方位角γ、俯仰角θ；R表示激光雷达扫描仪所在的测量基准点与扫描点之间的距离；

步骤2：将各个扫描点的极坐标数据转换为直角坐标系数据，形成被测结构的面形信息；

步骤3：根据直角坐标系数据拟合出等效平面；

步骤4：根据等效平面得到被测结构的距离信息与空间倾斜角信息。

优选地，测量基准点与扫描点之间的距离R是通过经过调频的红外测距激光及红外测距激光对应的参考光对比得到的。

优选地，步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：根据如下计算式将扫描点的极坐标数据转换为直角坐标系数据(x,y,z)：

x＝Rsin(θ)

y＝Rcos(θ)sin(γ)

z＝Rcos(θ)cos(γ)。

优选地，步骤3包括如下步骤：

等效平面的平面方程记作式(1)：

Ax+By+Cz+D＝0(1)

其中，A、B、C、D分别表示等效平面的平面方程的4个系数；

对式(1)作归一化处理后，如式(2)所示：

z＝ax+by+c(2)

式中，a＝－A/C,b＝－B/C,c＝－D/C；

建立线性回归模型，如式(3)所示：

P＝QX+e

(3)

e～N(0,σ²)

其中，P、Q、X分别即为下式中的另外e表示线性误差，～表示服从，N(0,σ²)表示正态分布，σ表示标准差；